Java开发工程师最新面试题库系列——集合部分(附答案)

集合

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1. 说说常见的集合有哪些？

   答：主要分List、Set、Map、Queue四类，其中包含ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap

2. Comparable和Comparator接口的区别？

   答：其两者的目的都是让对象可比。第一种将需要比较的类可实现Comparable并重写comparaTo方法制定比较规制，如此让类本身具备可比性，无需依赖其他第三方类。第二种为需要比较的类再定义一个比较类，该类需要基础Comparator接口实现compara方法传入俩个需要对象的进行比较，该方法需要依赖第三方类。

3. 集合使用泛型有什么优点？

   答：泛型允许我们为集合提供一个可以容纳的对象类型，因此，如果你添加其它类型的任何元素，它会在编译时报错。这避免了在运行时出现ClassCastException，因为你将会在编译时得到报错信息。

4. List、Set、Map之间的区别是什么？

   答：

   特性不同

   • List 有序可重复
   • Set 无序不可重复
   • Map KV形式存储，无序Key不可重复

5. 为什么Map接口不继承Collection接口？

   答：Map提供的是键值对映射（即Key和value的映射），而collection提供的是一组数据（并不是键值对映射）。如果map继承了collection接口，那么所有实现了map接口的类到底是用map的键值对映射数据还是用collection的一组数据呢（就我们平常所用的hashMap、hashTable、treeMap等都是键值对，所以它继承collection完全没意义），而且map如果继承了collection接口的话还违反了面向对象的接口分离原则。

6. 常用的线程安全的Map有哪些？

   答：HashTable，ConcurrentHashMap

7. HashMap和Hashtable有什么区别？

   答：

   • HashMap的Key和Value都可以为Null，而HashTable的Key和Value都不能
   • HashMap的线程不安全效率高，HashTable的线程安全效率低
   • HashMap继承的是AbstractMap，HashTable继承的是Dictionary接口

8. HashMap和TreeMap怎么选？

   答：存放的数据需要排序选择TreeMap，不需要排序选择HashMap,而且可以根据HashMap空间的使用，对初始容量和负载因子进行调优。

9. HashMap的数据结构是什么？

   答：数组+链表/红黑树，一般称为“链表散列”

10. HashMap在JDK 8中有哪些改变？

    答：JDK8之前HashMap采用的数据结构为数组+链表，JDK8之后HashMap采用数组+链表/红黑树。增加红黑树来优化链表过长时带来的查询性能消耗；

    发生Hash冲突时

    JDK7:插入链表的头部，头插法
    
    JDK8:插入链表的尾部，尾插法

11. HashMap是怎么解决Hash冲突的？

    答：

    1. 开放地址法：将散列算法算出来的hash通过位移操作符向后位移，使存放地址向后移位，如果还在冲突就继续移位
    2. 拉链发：在相同的散列位置处生产一个链表，链在冲突位置的后面
    3. 在Hash：重新计算Hash
    4. 建立公共溢出区

12. HashMap是怎么扩容的？

    答：当存储的数据量达到总容量的负载因子大小(默认0.75)时开始扩容。扩容会创建当前数组大小的两倍，再将原来的数据重新进行hash计算存储位置，由此可见HashMap扩容对性能的消耗比较严重

13. HashMap如何实现同步？

    答：

    • Collections.synchronizedMap(HashMap对象)将HashMap转变为线程安全的
    • HashMap进行写操作的步骤写在synchronized同步代码块中
    • 用lock
      
      lock.lock();

Value = map.get(key);

lock.unlock();

14. ConcurrentHashMap的数据结构是什么？

    答：CurrentHashMap的结构是Segment数组的意义就是将一个大的table分割成多个小的table来进行加锁，也就是上面的提到的锁分离技术，而每一个Segment元素存储的是HashEntry数组+链表，这个和HashMap的数据存储结构一样。

15. ArrayList是线程安全的吗？

    答：线程不安全

16. 常用线程安全的List集合有哪些？

    答：Vector、以及通过java.util.Collections.SynchronizedList将任何List转换为线程安全、CopyOnWriteArrayList复制写入，添加元素时先加锁并且复制一份原来的List再添加元素，最后释放锁。

17. 循环删除List集合可能会发生什么异常？

    答：会导致数组元素位移，造成元素误删。解决办法是倒着删除或者使用迭代器遍历时删除

18. ArrayList和LinkedList有什么区别？

    答：数据结构不同，ArrayList底层采用数组，查询快增加或删除慢(涉及到数据元素位移)。LinkedList底层采用链表结构，查询慢，增加删除快

19. ArrayList和Vector有什么区别？

    答：ArrayList线程不安全效率高，Vector线程安全效率低

20. 什么是CopyOnWriteArrayList？

    答：CopyOnWriteArrayList是ArrayList的一个线程安全的变体，其中所有可变操作（add、set等等）都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现的。相比较于ArrayList它的写操作要慢一些，因为它需要实例的快照。

    CopyOnWriteArrayList中写操作需要大面积复制数组，所以性能肯定很差，但是读操作因为操作的对象和写操作不是同一个对象，读之间也不需要加锁，读和写之间的同步处理只是在写完后通过一个简单的"="将引用指向新的数组对象上来，这个几乎不需要时间，

21. 什么是fail-safe？

    答：当我们对集合结构上做出改变的时候，fail-fast机制就会抛出异常。但是，对于采用fail-safe机制来说，就不会抛出异常

    这是因为，当集合的结构被改变的时候，fail-safe机制会在复制原集合的一份数据出来，然后在复制的那份数据遍历。

22. 什么是fail-fast？

    答：fail-fast的字面意思是“快速失败”。当我们在遍历集合元素的时候，经常会使用迭代器，但在迭代器遍历元素的过程中，如果集合的结构被改变的话，就会抛出异常，防止继续遍历。这就是所谓的快速失败机制。fail-fast,即快速失败机制，它是java集合中的一种错误检测机制，当多个线程（单个线程也是可以滴）,在结构上对集合进行改变时，就有可能会产生fail-fast机制。

23. fail-fast和fail-safe有什么区别？

    答：

    fail-safe机制

    fail-safe任何对集合结构的修改都会在一个复制的集合上进行修改，因此不会抛出ConcurrentModificationException

    fail-safe机制有两个问题

    （1）需要复制集合，产生大量的无效对象，开销大

    （2）无法保证读取的数据是目前原始数据结构中的数据。

    fail-fast机制

    fail-fast机制在遍历一个集合时，当集合结构被修改，会抛出Concurrent Modification Exception。

    fail-fast会在以下两种情况下抛出ConcurrentModificationException

    （1）单线程环境

    集合被创建后，在遍历它的过程中修改了结构。

    注意 remove()方法会让expectModcount和modcount 相等，所以是不会抛出这个异常。

    （2）多线程环境

    当一个线程在遍历这个集合，而另一个线程对这个集合的结构进行了修改。

24. HashSet的底层实现原理是什么？

    答：HashSet底层依赖与HashMap进行数据存储，HashSet的元素就是HashMap中的Key，而Value则为Null

25. 怎么确保一个集合不能被修改？

    答：两种实现方式，Collections. unmodifiableCollection(Collection c) 方法创建的集合（

    最终会返回一个由Collections.UnmodifiableCollection类，该类对所有的写操作都进行了重写覆盖，使其抛出UnsupportedOperationException异常），和使用Arrays.asList创建的集合（返回了一个Arrays的静态内部类ArrayList，原理与Collections.UnmodifiableCollection差不多）。